基于雙側(cè)訓(xùn)練模式的上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)研究.pdf

1、作為一種新的治療方法，上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人能通過提供重復(fù)運(yùn)動等方式，幫助中風(fēng)偏癱患者恢復(fù)其上肢運(yùn)動功能。本研究致力于開發(fā)一套提升上肢運(yùn)動功能的上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)。本課題設(shè)計的系統(tǒng)樣機(jī)，主要包括外骨骼機(jī)械臂（ULERD）、力觸覺設(shè)備PHANTOM Premium1.5，計算機(jī)，腦電信號（EEG）采集設(shè)備EMOTIV，姿態(tài)傳感器MTx等設(shè)備。其中，虛擬現(xiàn)實（VR）環(huán)境的介入，有效提高了患者參與康復(fù)訓(xùn)練的主動性和趣味性。
　　本研究提

2、出了基于雙側(cè)訓(xùn)練模式的上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，目標(biāo)是實現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)的從端運(yùn)動能夠及時快速地跟蹤上主端運(yùn)動。由于偏癱患者的健側(cè)上肢與患側(cè)的鏡像運(yùn)動能夠促進(jìn)運(yùn)動功能恢復(fù)，雙側(cè)訓(xùn)練模式具備一定的康復(fù)理論基礎(chǔ)。同時，本研究實現(xiàn)了腦電訓(xùn)練模式的平臺搭建和初步測試，作為一種輔助訓(xùn)練模式。
　　根據(jù)主端和從端的不同，雙側(cè)訓(xùn)練模式由兩種子模式構(gòu)成。第一種子模式是三維觸覺操作器作為主端，外骨骼機(jī)械臂作為從端；第二種子模式是外骨骼機(jī)械臂作為主端，三維觸覺

3、操作器作為從端。
　　對于第一種子模式，運(yùn)用D-H參數(shù)法對上肢康復(fù)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，得到雅可比矩陣，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行動力學(xué)分析，運(yùn)用拉格朗日方程法得到動力學(xué)方程，建立控制對象的數(shù)學(xué)模型。其次，分析基于名義模型的滑?？刂疲⊿MC）方法應(yīng)用于機(jī)器人的跟蹤控制。最后，搭建仿真模塊進(jìn)行滑?？刂频姆抡鎸嶒?。該仿真驗證了滑模控制下的雙側(cè)訓(xùn)練模式有良好的跟蹤性能，并可以借助飽和函數(shù)的應(yīng)用降低不可避免的震顫。
　　對于第二種子模式，提出了